專利名稱：微型靜力觸探儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型靜力觸探儀。
背景技術(shù)：
在電力輸電工程建設(shè)中，都要對將建的電力輸電工程設(shè)施所在的巖土勘察，提取巖土相關(guān)數(shù)據(jù)，來為工程建設(shè)服務(wù)。輸電線路巖土工程勘察存在以下幾個特點1)空間跨度大每條輸電線路從幾公里到上百公里，空間跨度大，作業(yè)范圍廣；2)作業(yè)點位多通常輸電線路依照電壓等級和地形限制每公里有數(shù)基塔位，一條輸電線路有幾十上百塔位，每基塔位需要單獨提供地基土巖土工程參數(shù)，工作量大；3)巖土工程條件復(fù)雜一條輸電線路通?？缭蕉喾N地形地貌，巖土工程條件種類紛繁復(fù)雜，每兩個相鄰勘探點距離至少上百米。4)外業(yè)工作時間相對較短 且方法不完備，尤其是220kV及以下輸電工程，外業(yè)時間周期較短，且規(guī)程要求同一地貌單元每3飛基布置一個勘探點，其本身缺乏一定嚴(yán)謹(jǐn)性。目前巖土勘察手段主要有人工小螺紋鉆、探坑、靜力觸探和鉆探等方法，大范圍普查可用到物探的方法。施工圖階段桿塔位定位后，巖土工程勘察一般采用人工小螺紋鉆為主，輔以靜力觸探和鉆機鉆探。靜力觸探主要采用2T/3T輕便型靜力觸探機，少數(shù)采用IOT靜力觸探機。鉆探則多數(shù)采用30型、50型、100型輕便工程鉆機。其中在電力線路方面應(yīng)用中探坑多用于山區(qū)，IOT靜力觸探多用于重要跨越、高負(fù)荷塔，鉆機鉆探多用于重要跨越、高負(fù)荷塔，以及其他手段不能完成的地區(qū)，這三種應(yīng)用的相對較少，目前以人工小螺紋鉆，2T/3T靜力觸探最為廣泛。人工小螺紋鉆輕便、操作簡單，對土描述直觀，工作進度相對較快，對場地要求低，2T/3T靜力觸探較為輕便，客觀數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，連續(xù)記載土層變化情況，場地要求相對較低。但是這兩種勘探手段還是存在缺點。小螺紋鉆整套質(zhì)量在30kg左右，2T/3T輕便型靜力觸探機整套質(zhì)量在12(Tl50kg左右。目前開展架空線路巖土勘察的模式為以電氣、結(jié)構(gòu)、測量、巖土各專業(yè)組成工作小組，在選線、定位同時開展巖土工程勘察。一般平原、崗地、階地、山區(qū)提資深度在5m，故主要以人工小螺紋鉆為主要勘察手段。但存在幾個弊端一是沒有客觀數(shù)據(jù)來判定地基土工程參數(shù)；二是盡管人工小螺紋鉆操作施工較快，還是不能與電力架空線路小組進度匹配。三是勘察深度有限，需要工作人員稍多目前最輕便的2T輕便靜力觸探儀的探頭為錐面積為10mm2，長度約為200mm，需要
一套復(fù)雜的三級變速機構(gòu)，故使整體笨重，需要4名熟練工人操作，費時費力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供了一種微型靜力觸探儀，以降低觸探儀的體積和重量、使得觸探儀能夠小型化以便于攜帶和施工。本發(fā)明為解決技術(shù)問題，提供了一種微型靜力觸探儀。
微型靜力觸探儀，其結(jié)構(gòu)特點是，包括探頭、探桿、微機和手柄；所述探頭包括外筒、應(yīng)變筒、導(dǎo)力桿和錐頭；所述外筒為兩端開口的圓筒體，外筒的內(nèi)筒壁的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，所述應(yīng)變筒設(shè)于所述外筒的內(nèi)腔之中；所述應(yīng)變筒為一端封閉而另一端開口的圓筒體，所述應(yīng)變筒的開口一端的外周面上設(shè)置有與外筒的內(nèi)筒壁的內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋，所述應(yīng)變筒的筒壁上設(shè)置有應(yīng)變片；所述導(dǎo)力桿為圓柱體，導(dǎo)力桿的下端的外周面設(shè)有外螺紋，所述導(dǎo)力桿的外周面上還設(shè)有限位凸臺；所述導(dǎo)力桿的上端插入于所述應(yīng)變筒的內(nèi)腔之中，所述導(dǎo)力桿的下端的螺紋段伸出于所述外筒和所述應(yīng)變筒之外；所述錐頭開設(shè)有內(nèi)階梯孔，所述內(nèi)階梯孔的下端為內(nèi)螺紋孔；所述錐頭設(shè)于所述外筒的下方，且錐頭以其內(nèi)螺紋孔與所述導(dǎo)力桿下端的螺紋段相配合的方式固定于導(dǎo)力桿的下端部；所述外筒的下端設(shè)有螺塞，所述應(yīng)變筒的限位凸臺的下表面與所述螺塞的頂面相抵接；所述探桿為圓筒形，所述探桿的一端設(shè)有外螺紋，所述探桿的另一端設(shè)有內(nèi)螺紋；所述探桿與所述探頭連接時，探桿的具有外螺紋的一端旋入探頭的上端部內(nèi)螺紋孔中；·所述手柄的一端設(shè)置有用于將手柄卡接在所述探桿上的卡頭，所述卡頭上設(shè)有用于將探桿容納于其中的卡口；所述微機包括用于顯示壓力數(shù)據(jù)的顯示設(shè)備和主機；所述主機通過導(dǎo)線與所述應(yīng)變片相連接。本發(fā)明的微型靜力觸探儀還具有以下技術(shù)特點。所述應(yīng)變筒的筒壁上還設(shè)有應(yīng)變補償片。所述應(yīng)變筒的筒壁上設(shè)有兩個應(yīng)變片和兩個應(yīng)變補償片。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明的微型靜力觸探儀，由于采用了外筒、應(yīng)變筒、導(dǎo)力桿螺塞和錐頭等組件構(gòu)成探頭，在應(yīng)變筒上設(shè)置應(yīng)變片和應(yīng)變補償片，可以將探頭整體的重量和體積小型化，而使得靜力觸探儀能夠小型化，從而便于在野外進行探測施工。施工時，將探桿和探頭連接在一起，加手柄卡在探頭上，工作人員用手下壓和轉(zhuǎn)動手柄，即可使得探桿和探頭不斷深入土體之內(nèi)。鉆探時，當(dāng)錐頭進入土中受到地基土的推力F，會傳導(dǎo)給導(dǎo)力桿，導(dǎo)力桿通過小球傳遞給應(yīng)變筒，從而把推應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，在拉應(yīng)力作用下，應(yīng)變筒筒壁發(fā)生微小應(yīng)變，該微小應(yīng)變在應(yīng)變筒彈性應(yīng)變范圍內(nèi)，故應(yīng)變?yōu)榫€性應(yīng)變，應(yīng)變片會將該微小應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變換，從而通過儀器解讀記錄，從而得到地基土阻力值。通過這樣的優(yōu)化，滿足線路地基土參數(shù)要求?？紤]到系統(tǒng)的耐用及耐磨性，在實驗結(jié)束后對于關(guān)鍵部位，如探頭外壁筒，錐頭等，可采用更加耐磨的合金材料，以提高系統(tǒng)使用壽命。本發(fā)明的微型靜力觸探儀，具有能降低靜力觸探儀的重量和體積、使得靜力觸探儀能夠小型化、攜帶方便且可極大提高探測的工作效率等優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的探頭的外筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的探頭的應(yīng)變筒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的探頭的導(dǎo)力桿的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的探頭的錐頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的探頭的螺塞的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的手柄的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明的微型靜力觸探儀的探桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖I 附圖9中標(biāo)號1外筒，2應(yīng)變筒，3導(dǎo)力桿，31限位凸 臺，4錐頭，41內(nèi)階梯孔，5螺塞，6應(yīng)變片，7應(yīng)變補償片，8導(dǎo)線，9探頭，10探桿，11微機，12手柄，121卡頭，1211卡口，13約束管，14踏板。以下通過具體實施方式
，對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式參加圖I 圖9，微型靜力觸探儀，包括探頭9、探桿10、微機11和手柄12。所述探頭9包括外筒I、應(yīng)變筒2、導(dǎo)力桿3和錐頭4 ;所述外筒I為兩端開口的圓筒體，外筒I的內(nèi)筒壁的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，所述應(yīng)變筒設(shè)于所述外筒I的內(nèi)腔之中；所述應(yīng)變筒2為一端封閉而另一端開口的圓筒體，所述應(yīng)變筒2的開口一端的外周面上設(shè)置有與外筒I的內(nèi)筒壁的內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋，所述應(yīng)變筒2的筒壁上設(shè)置有應(yīng)變片6 ;所述導(dǎo)力桿3為圓柱體，導(dǎo)力桿3的下端的外周面設(shè)有外螺紋，所述導(dǎo)力桿3的外周面上還設(shè)有限位凸臺31 ;所述導(dǎo)力桿3的上端插入于所述應(yīng)變筒2的內(nèi)腔之中，所述導(dǎo)力桿3的下端的螺紋段伸出于所述外筒I和所述應(yīng)變筒2之外；所述錐頭4開設(shè)有內(nèi)階梯孔41，所述內(nèi)階梯孔41的下端為內(nèi)螺紋孔；所述錐頭4設(shè)于所述外筒I的下方，且錐頭4以其內(nèi)螺紋孔與所述導(dǎo)力桿3下端的螺紋段相配合的方式固定于導(dǎo)力桿3的下端部；所述外筒I的下端設(shè)有螺塞5，所述應(yīng)變筒2的限位凸臺31的下表面與所述螺塞5的頂面相抵接。所述探桿10為圓筒形，所述探桿10的一端設(shè)有外螺紋，所述探桿10的另一端設(shè)有內(nèi)螺紋；所述探桿10與所述探頭9連接時，探桿10的具有外螺紋的一端旋入探頭9的上端部內(nèi)螺紋孔中。所述手柄12的一端設(shè)置有用于將手柄12卡接在所述探桿10上的卡頭121，所述卡頭121上設(shè)有用于將探桿10容納于其中的卡口 1211 ；所述微機11包括用于顯示壓力數(shù)據(jù)的顯示設(shè)備和主機；所述主機通過導(dǎo)線8與所述應(yīng)變片6相連接。所述應(yīng)變筒2的筒壁上還設(shè)有應(yīng)變補償片7。所述應(yīng)變筒2的筒壁上設(shè)有兩個應(yīng)變片6和兩個應(yīng)變補償片7。施工時，將探桿的設(shè)有外螺紋的一端旋入探頭的上端使得探頭與探桿緊固在一起。由于探桿上端設(shè)有向內(nèi)的凹槽，凹槽內(nèi)壁有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋可與另一條探桿的外螺紋相配合，使得多根探桿能夠首尾相連接，因而一根探頭上能夠依次連接多根探桿。在需要鉆探的地面上設(shè)置約束管13，所述約束管13的周圍設(shè)置有踏板14，使得工作人員能夠踩在踏板14上。探頭和探桿依次進入約束管13中，將手柄的卡口卡在探桿上，工作人員用手下壓和轉(zhuǎn)動手柄，即可使得探桿和探頭不斷深入土體之內(nèi)。當(dāng)探桿下壓到一定程度，再繼續(xù)接下一根探桿，探頭可深入到地下3m 5m。探頭的應(yīng)變片上連接的導(dǎo)線通過探桿的空腔從探桿上端拉出，導(dǎo)線連接到微機的主機上，使得微機能夠采集應(yīng)變片的微小變化產(chǎn)生的信號，由微機對該信號進行分析處理后轉(zhuǎn)化為土壓力數(shù)據(jù)，在顯示設(shè)備上進行顯示，工作人員可根據(jù)壓力數(shù)據(jù)對該地方的土地的物理特性進行分析。根據(jù)微型靜力觸探的使用范圍和適用對象的特點，微型靜力觸探設(shè)計的相關(guān)指標(biāo)如下I)勘察深度5m ；2)適用地層流塑 硬塑狀態(tài)粘土 /粉質(zhì)粘土、淤泥、淤泥質(zhì)土，松散 稍密狀態(tài)粉土、粉砂，及上述土體的過度體；3)便攜性要優(yōu)于人工小螺紋鉆，整套設(shè)備質(zhì)量不超過IOkg ；4)操作要求簡便，Γ2人即可作業(yè)，作業(yè)進度要優(yōu)于人工小螺紋鉆。應(yīng)變筒設(shè)于外筒之內(nèi)且通過螺紋連接與所述外筒相配合，應(yīng)變筒下端的外螺紋與外筒下部的內(nèi)螺紋相配合，應(yīng)變筒開口向下。導(dǎo)力桿上半部分伸入所述應(yīng)變筒的內(nèi)腔中，下半部分的一部分位于外筒的內(nèi)腔中，一部分伸出外筒之外，伸出外筒之外的部分為導(dǎo)力桿的螺紋段，該螺紋段與錐頭的內(nèi)螺紋相配合，使得錐頭能夠與導(dǎo)力桿之間相固定。螺塞旋入外筒的下端，與外筒最下端的內(nèi)螺紋相匹配。導(dǎo)力桿也從螺塞中穿過，導(dǎo)力桿的限位凸臺恰好卡在螺塞的上方，螺塞可以避免導(dǎo)力桿從應(yīng)變筒中脫落。螺塞的下半部分嵌入于錐頭的內(nèi)階梯孔的上半部分直徑較大的孔內(nèi)。應(yīng)變片貼在應(yīng)變筒的表面上，用于感知錐頭和導(dǎo)力 桿傳遞的外部壓力。經(jīng)過監(jiān)測應(yīng)變片輸出的信號變化，可檢測到探頭的外部壓力大小。探頭及探桿材料選擇低碳合金鋼材料。微型靜力觸探儀的應(yīng)變片選擇BF350型應(yīng)變片，其基底為改性酚醛；柵絲為康銅(含40%鎳，I. 5%錳的銅合金)；全封閉結(jié)構(gòu)；可同時實現(xiàn)溫度自補償和蠕變自補償。應(yīng)變片為四橋設(shè)計，貼在應(yīng)變筒上，用來測量應(yīng)變筒的微小變化，其中兩片為應(yīng)變傳感器，兩片為參數(shù)補償片，由于應(yīng)變筒直徑僅為5. 4mm，故選擇應(yīng)變傳感器水平對置，參數(shù)補償片水平對置，且兩組置于相鄰的水平位置。探頭內(nèi)導(dǎo)線采用
O.2mm耐磨漆包線。鉆探時，當(dāng)錐頭進入土中受到地基土的推力F，會傳導(dǎo)給導(dǎo)力桿，導(dǎo)力桿通過小球傳遞給應(yīng)變筒，從而把推應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，在拉應(yīng)力作用下，應(yīng)變筒筒壁發(fā)生微小應(yīng)變，該微小應(yīng)變在應(yīng)變筒彈性應(yīng)變范圍內(nèi)，故應(yīng)變?yōu)榫€性應(yīng)變，應(yīng)變片會將該微小應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變換，從而通過儀器解讀記錄，從而得到地基土阻力值。通過這樣的優(yōu)化，滿足線路地基土參數(shù)要求。考慮到系統(tǒng)的耐用及耐磨性，在實驗結(jié)束后對于關(guān)鍵部位，如探頭外壁筒，錐頭等，可采用更加耐磨的合金材料，以提高系統(tǒng)使用壽命。本發(fā)明的小型化的探頭，摒棄了傳統(tǒng)探頭粗笨，勘探深度可以滿足絕大部分線路勘察，故可以極大提高工作效率。由該微型靜力觸探探頭構(gòu)成的觸探設(shè)備整體重量可控制在IOkg左右，遠(yuǎn)比現(xiàn)有的2T/3T輕便型靜力觸探機和人工小螺紋鉆重量輕，便攜、快捷、指標(biāo)量化，除可用于架空線路的巖土工程勘察以外，在其他諸多領(lǐng)域也都有廣泛、重要的用途。
權(quán)利要求
1.微型靜力觸探儀，其特征是，包括探頭(9)、探桿(10)、微機(11)和手柄(12)； 所述探頭(9)包括外筒(I)、應(yīng)變筒(2)、導(dǎo)力桿(3)和錐頭(4);所述外筒(I)為兩端開口的圓筒體，外筒(I)的內(nèi)筒壁 的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，所述應(yīng)變筒設(shè)于所述外筒(I)的內(nèi)腔之中；所述應(yīng)變筒(2)為一端封閉而另一端開口的圓筒體，所述應(yīng)變筒(2)的開口一端的外周面上設(shè)置有與外筒(I)的內(nèi)筒壁的內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋，所述應(yīng)變筒(2)的筒壁上設(shè)置有應(yīng)變片(6);所述導(dǎo)力桿(3)為圓柱體，導(dǎo)力桿(3)的下端的外周面設(shè)有外螺紋，所述導(dǎo)力桿(3)的外周面上還設(shè)有限位凸臺(31);所述導(dǎo)力桿(3)的上端插入于所述應(yīng)變筒(2)的內(nèi)腔之中，所述導(dǎo)力桿(3)的下端的螺紋段伸出于所述外筒(I)和所述應(yīng)變筒(2)之外；所述錐頭(4)開設(shè)有內(nèi)階梯孔(41)，所述內(nèi)階梯孔(41)的下端為內(nèi)螺紋孔；所述錐頭(4)設(shè)于所述外筒(I)的下方，且錐頭(4)以其內(nèi)螺紋孔與所述導(dǎo)力桿(3)下端的螺紋段相配合的方式固定于導(dǎo)力桿(3)的下端部；所述外筒(I)的下端設(shè)有螺塞(5)，所述應(yīng)變筒(2)的限位凸臺(31)的下表面與所述螺塞(5)的頂面相抵接。
所述探桿(10)為圓筒形，所述探測桿(10)的一端設(shè)有外螺紋，所述探桿(10)的另一端設(shè)有內(nèi)螺紋；所述探桿(10)與所述探頭(9)連接時，探桿(10)的具有外螺紋的一端旋入探頭(9)的上端部內(nèi)螺紋孔中； 所述手柄(12)的一端設(shè)置有用于將手柄(12)卡接在所述探桿(10)上的卡頭(121)，所述卡頭(121)上設(shè)有用于將探桿(10)容納于其中的卡口(1211)； 所述微機(11)包括用于顯示壓力數(shù)據(jù)的顯示設(shè)備和主機；所述主機通過導(dǎo)線(8)與所述應(yīng)變片(6)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型靜力觸探儀，所述應(yīng)變筒(2)的筒壁上還設(shè)有應(yīng)變補償片⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型靜力觸探儀，其特征是，所述應(yīng)變筒(2)的筒壁上設(shè)有兩個應(yīng)變片(6 )和兩個應(yīng)變補償片(7 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型靜力觸探儀，包括探頭、探桿、微機和手柄；所述探頭包括外筒、應(yīng)變筒、導(dǎo)力桿和錐頭；所述應(yīng)變筒的筒壁上設(shè)置有應(yīng)變片；所述探桿為圓筒形，所述探桿的一端設(shè)有外螺紋，所述探桿的另一端設(shè)有內(nèi)螺紋；所述手柄的一端設(shè)置有用于將手柄卡接在所述探桿上的卡頭，所述卡頭上設(shè)有用于將探桿容納于其中的卡口；所述微機包括用于顯示壓力數(shù)據(jù)的顯示設(shè)備和主機；所述主機通過導(dǎo)線與所述應(yīng)變片相連接。本發(fā)明的微型靜力觸探儀，具有重量和體積小、便于攜帶和野外施工且可極大提高探測的工作效率等優(yōu)點。
文檔編號E02D1/00GK102900064SQ20121045827
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者劉瑞 申請人:安徽華電工程咨詢設(shè)計有限公司